Строение молекул белковых веществ

В 1965 г. английским ученым удалось установить строение молекулы белка, обладающего ферментными свойствами, так называемого лизоцима. Лизоцим проявляет бактерицидные свойства. Это вещество, по-видимо-му, одно из важных средств химической защиты организма от разнообразных случайных инфекций лизоцим содержится в слизистых выделениях носа (в них он и был впервые найден Флемингом), в секрете слезных и потовых желез и почти во всех жидкостях организма. [c.164]

При химическом взаимодействии атомов образуются молекулы. Молекулы бывают одноатомные (например, молекулы гелия Не), двухатомные (азота N2, оксида углерода СО), многоатомные (воды Н2О, бензола Се Не) и полимерные (содержащие до сотен тысяч и более атомов — молекулы металлов в компактном состоянии, белков, кварца). При этом атомы могут соединяться друг с другом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов число различных веществ очень велико. Состав и строение молекул определяют состояние вещества при выбранных условиях и его свойства. Например, диоксид углерода СО2 при обычных условиях — газ, взаимодействующий с водой, а диоксид кремния 8102 — твердое полимерное вещество, в воде не растворяющееся. При химических явлениях молекулы разрушаются, но атомы сохраняются. Во многих химических процессах атомы и молекулы могут переходить в заряженное состояние с образованием ионов — частиц, несущих избыточный положительный или отрицательный заряды. [c.18]

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

Как видно из приведенных в таблице 15 формул, среди белковых аминокислот встречаются соединения, имеющие алифатические, ароматические и гетероциклические радикалы, дополнительные функции (оксигруппа, меркаптогруппа 8Н). Разнообразие химического строения, присутствие многих функциональных групп делают полимерную молекулу белка химически весьма активной, объясняя ту роль, которую белки играют в живых организмах, в обмене веществ — постоянном взаимодействии живых организмов с внешней средой. [c.278]

Белки — это азотсодержащие высокомолекулярные органические вещества со сложным составом и строением молекул. [c.18]

Способностью к агрегированию в растворах и образованию термодинамически равновесных лиофильных коллоидных систем обладают не только асимметричные по строению молекулы низкомолекулярных ПАВ, но и высокомолекулярные соединения (ВМС), особенно те, в молекулах которых имеются резко различающиеся по полярности участки. Свойства возникающих при этом систем близки к свойствам мицеллярных систем, образованных низкомолекулярными ПАВ, несмотря на то что отдельные частицы могут здесь формироваться при агрегировании всего нескольких крупных молекул во многих случаях, например в растворах глобулярных белков, и одиночные макромолекулы ведут себя как частицы, очень близкие по свойствам мицеллам ПАВ. Полное рассмотрение свойств растворов ВМС, в том числе и лиофильных коллоидных систем, образуемых ими, составляет самостоятельные разделы физической химии растворов и физикохимии ВМС и обычно не включается в современные курсы коллоидной химии. Тем не менее, в рамках данного курса целесообразно привести краткое описание условий образования, строения и свойств подобных систем в их сопоставлении с коллоидными системами, образуемыми низкомолекулярными веществами. [c.236]

Объектами исследований, проведенных Ленгмюром и его последователями (Н. Адам, Е. Райдил и др.), служили многочисленные вещества, как низкомолекулярные—высшие гомологи кислот, спиртов, аминов, так и высокомолекулярные, в том числе белки и нуклеиновые кислоты. Результаты этих исследований подробно изложены в [4]. Показа]ао, что для широкого круга веществ при Г- 0 произведение ял площади, приходящейся на молекулу в адсорбционном слое, на двухмерное давление действительно стремится к к Г, независимо от строения молекул ПАВ. [c.69]

Важнейшим объектом биологической химии являются белковые вещества. Содержание белков в животном организме в среднем составляет 45%, в растительных организмах их значительно меньше. До 60-х гг. XIX в. изучение белков, как и других веществ животного и растительного происхождения, проходило в рамках химико-аналитического периода. Работы по строению молекул белковых тел и по их синтезу получили развитие в основном в XX столетии. [c.259]

Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые. Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества. Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]

По современным данным, в природных белках встречается примерно около 20 различных а-аминокислот. Строение белковых веществ полностью не изучено, но известно, что аминокислоты в молекуле белка соединены между собой так называемой пептидной связью. [c.8]

В области развития органического синтеза современный период характеризуется исключительными успехами в получении природных веществ, тесно связанных с жизнедеятельностью. Синтезированы хлорофилл, гемин и многие гормоны, витамины, алкалоиды и антибиотики. Успешно решается величайшая проблема огромного философского значения — проблема синтеза белка. В последние годы расшифровано строение молекул ряда белков и уже синтезированы простейшие белковые вещества, или, точнее, сложные полипептиды (см. стр. 299). [c.14]

Тем не менее почтенный Кольбе оказался неправ, и стереохимия стала важнейшим разделом науки о веществе. Особенно возросло ее значение после того, как выяснилось, что пространственное строение молекул играет решающую роль в работе всех механизмов живой клетки. Именно по этому признаку биокатализаторы — ферменты — сортируют молекулы, вовлекая в реакции только те из них, которые стыкуются с поверхностью фермента. Почти все аминокислоты, входящие в состав белков, могут существовать в виде пар оптических антиподов. Однако реальные белки состоят всегда из так называемых -изомеров. На 1)-изомеры организм реагирует, как на чужеродные молекулы, и не усваивает их. В обычных же химических реакциях оптические изомеры неотличимы, так же как не отличаются их температуры кипения или плавления, плотность и другие осязаемые свойства. Поэтому их разделение всегда было задачей выс- [c.79]

Сильноосновные белки связываются с сильнокислыми нуклеиновыми кислотами (молекула нуклеиновой кислоты по сложности строения аналогична белку и является чем-то вроде апопротеина). Неизвестно, связаны ли эти два типа веществ 1в основном солевой связью или также и ковалентной. Белковая часть может быть отделена от нуклеиновой действием трипсина или в ряде случаев обработкой раствором хлористого натрия соответствующей концентрации. Остающаяся нуклеиновая кислота представляет собой цепь из повторяющихся единиц, каждая из которых состоит из остатков углевода, фосфорной кислоты и пуринового или пиримидинового основания. Углевод представлен Д-рибозой или 2-дезокси- -рибозой. Известные в настоящее время нуклеиновые кислоты содержат каждая только один вид сахара, но не оба вместе. Из дрожжей была впервые выделена нуклеиновая кислота, содержа- [c.717]

Стереохимия — наука о пространственном строении молекул (статическая стереохимия) и пространственном течении химических реакции, конформациях и конформационном анализе (динамическая стереохимия) — является важнейшим разделом теоретической органической химии. Она имеет огромное значение для химии природных соединений и биохимии, поскольку свойства, и в первую очередь физиологическая активность большинства природных веществ (аминокислоты, пептиды, белки, гормоны, ферменты, стероиды, стерины, алкалоиды, терпены и др.), зависят от их пространственного строения. [c.5]

Молекулы белков по структуре очень сложны и включают каждая тысячи, десятки тысяч и даже сотни тысяч атомов. Строение их специфично, характерно для определенного белка. Специфичность строения обусловливает и строгую специфичность функций данного белка, его точно определенную роль в обмене веществ, способность расщеплять вещества определенной природы и строения и т. п. [c.22]

Для того чтобы расшифровать природу активного центра, возможны различные пути а) исследование поведения всей молекулы белка-фермента, в частности, изменений каталитического эффекта при различных воздействиях на нее б) исследование свойств отдельных фрагментов ферментной молекулы, ее осколков , т. е. активных продуктов распада, образующихся при частичном гидролизе ферментативного белка в) создание и изучение ферментных моделей, низкомолекулярных веществ, простых по своему строению и обладающих каталитическим действием, подобным ферментному. Важным путем является также изучение кинетики ферментных реакций. Выясняя влияние различных факторов на скорость данной реакции, мы всегда можем сделать [c.327]

Строение молекул соединений, играющих важную биохимическую роль, в большинстве случаев удалось раскрыть, использовав современные средства физико-химических исследований. Оказалось, что биологически активные вещества по своей природе близки к соединениям, которые хорошо известны химикам. Так, белки построены из остатков аминокислот, нуклеиновые кислоты из углеводов, остатков фосфорной кислоты и некоторых пиримидинов и пуринов и т. д. [c.4]

С органическими соединениями, молекулы которых отличались внушительными размерами, дело обстояло сложнее. Используя методы начала XIX в., было очень тяжело, вероятно и невозможно, установить точную эмпирическую формулу даже такого довольно простого по сравнению, например, с белками органического соединения, как морфин. В настоящее время известно, что в молекуле морфина содержатся 17 атомов углерода, 19 атомов водорода, 3 атома кислорода и 1 атом азота ( ijHisNOa). Эмпирическая формула уксусной кислоты (С2Н4О2) намного проще, чем формула морфина, но и относительно этой формулы в первой половине XIX в. не было единога мнения. Однако, поскольку химики собирались изучать строение молекул органических веществ, начинать им необходимо было с установления эмпирических формул. [c.74]

Обонятельные рецепторы с биохимической точки зрения изучены меньше, чем зрительные. Известно, что находятся эти рецепторы в слизистой оболочке носа, где пахучие вещества взаимодействуют с липиднобелковыми структурами мембран, адсорбируются и десорбируются, приводя к возникновению пор в липидах. Это вызывает изменения в работе К -насоса, в результате возникают электрические импульсы, передающиеся далее в обонятельные луковицы ЦНС. Вид запаха и его сила зависят не только от строения молекулы пахучего вещества, но даже в большей мере от ее взаимодействия с белком рецептора. Например, цис-гексе-наль и трякс-гексеналь имеют очень сходное строение, но вызывают очень разные запахи. [c.112]

Современное естествознание пользуется двумя главными методами для изучения строения вещества. Эти методы — химия и оптика в щироком смысле слова, т. е. изучение взаимбдействия вещества со светом во всем допустимом диапазоне длин электромагнитных волн — от рентгеновских до радиоволн. Химия рас-щифровывает первичную структуру белковых цепей, а также структуру функциональных центров белковых глобул, а частности активных центров ферментов (см. гл. 6). Однако химия (биохимия) как таковая не может установить пространственное строение молекулы белка или нуклеиновой кислоты. [c.265]

Строение нуклеиновых кислот, их биосинтез и биологическая роль составляют предмет особой науки — молекулярной биологии. Родивщись в недрах химии природных соединений и биохимии, она быстро оформилась в самостоятельную научную дисциплину. Это связано с исключительной важностью нуклеиновых кислот для земной жизни. Они играют ключевую роль в таких фундаментальных процессах, как хранение и воспроизводство биологической информации и ее наследование, деление клеток, биосинтез белка. Здесь, однако, нет возможности углубляться в проблемы молекулярной биологии. Для химии природных соединений существенно то, что важная роль нуклеозидов и нуклеотидов в биохимии живых организмов использована естественным отбором для создания антибиотиков и других биологически активных соединений, действующих по принципу антиметаболитов (см. разд. 6.2). Своим химическим строением молекулы этих веществ лищь незначительно отличаются от нуклеозидов. По этой причине ферменты нуклеинового обмена обманываются , принимая их за истинные субстраты. Резуль- [c.581]

Для дальнейшего проникновения в сущность строения молекулы белковых веществ необходимо знать не только, на какие именно аминокислоты распадается тот или другой определенный вид белковых веществ, но и количественные отношения, в которых получаются аминокислоты. А для этого нужно было сложную, на первый взгляд неразделимую смесь аминокислот, получающуюся при гидролизе белка, расчленить на отдельные компоненты. Это и удалось Эмилю Фишеру. Так как дробная кристаллизация, применявшаяся Шютценбергером, не приводила к цели, то Фишер перевел указанным в 241 способом аминокислоты в их эфиры, а затем уже разделил перегонкой в вакууме эту смесь эфк ров на несколько фракций, из которых каждая содержала приблизительно только по три аминокислоты, первоначально в виде их эфиров. Омылением были получены свободные аминокислоты, которые могут быть разделены соответствующими методами. Благодаря этим замечательным исследованиям в настоящее время из, вестны следующие продукты распада белковых тел, образующиеся при их гидролизе [c.330]

По Ребиндеру, структурно-механический барьер возникает при адсорбции молекул ПАВ, которые могут быть не сильно поверхностно-активными для данной границы раздела фаз, но способны к образованию гелеобразного структурированного слоя на межфазной границе (ПАВ третьей и четвертой групп по классификации, приведенной в 3 гл. И). Этот слой подобен трехмерной структуре — гелю, который может возникать в растворах ряда веществ при достаточной их концентрации. К таким веществам относятся глюкозиды, белки, производные целлюлозы (карбоксиметилцеллюлоза) и другие так называемые защитные коллоиды — высокомолекулярные вещества со сложным строением молекул, которые имеют области меньшей и большей гидрофильности в пределах одной молекулы. По отноше-лию к дисперсиям гидрофильных порошков в неполярных жидкостях высокой стабилизирующей способностью обладают многие маслорастворимые ПАВ, способные прочно (химически) адсорбироваться на поверхности гидрофильных частиц. Стабилизированные таким путем лиофобные системы приобретают свойства дисперсий данного стабилизатора, т. е. становятся лиофилизованнымн. По Ребиндеру, следующие условия определяют высокую эффективность структурно-механического барьера. [c.261]

Молекула (от лат. moles — масса) — наименьшая частица простого или сложного вещества, обладающая его основными химическими свойствами. Состав и строение М, данного вещества не зависит от способа его получения. Число атомов, входящих в молекулу, различно от двух (напр,, М. водорода Нг, М, хлора С1г, М. азота N2, М, оксида углерода СО и др.) до сотен и тысяч у макромолекул (напр., М. полиэтилена, белков и др.), [c.83]

В первой части приведены общие сведения о возникновении сладкого вкуса и зависимости интенсивности сладкого вкуса от строения молекул. Вторая часть посвящена основным типам природных сладких веществ. Подробно рассмотрены сахариды, белки, дигидрохалконгликознды и некоторые [c.5]

Динамическая стереохимия, изучающая конформационные равновесия молекул, влияние пространственного строения молекул на их реакционную способность — актуальная область теоретической органической химии. Конформационные представления имеют большое значение в молекулярной биохимии, молекулярной биологии, молекулярной фармакологии, так как биологическая активность большинства природных соединений (аминокислот, пептидов, белков, ферментов, углеводов, ДНК, РНК, стероидов, алкалоидов), а также лекарственных веществ зависит от их пространственного строения. В связи с этим большой интерес представляет конформационный анализ молекулярных структур, содержащих конформационно подвижную циклогексановую систему. К этим соединениям относятся, в частности, производные циклогексана, содержащие алкильные, винильные, этинильные и кислородсодержащие функциональные фуппы —С=0, —ОН, —СО—СН3, —О—СО—СН3. Большое практическое значение имеют производные циклогексана с эпоксидной функциональной группой — алкициклические эпоксиды, являющиеся исходными соединениями синтеза эпоксидных полимеров с ценными физико-химическими свойствами. [c.66]

В соответствии с особенностями строения молекул эмульгаторы делятся на анионактивные (гидрофильная часть молекулы в растворе несет отрицательный заряд), катионактивные (гидрофильная часть несет положительный заряд), ам-фотерные (заряд изменяется с изменением pH раствора) и неионогенные (вообще не ионизируют в растворах). К числу анионактивных эмульгаторов относятся мыла, алкилсульфаты, в частности илхеющий широкое применение за рубежом натрия лаурилсульфат, алкилсульфонаты, альгинаты. К катионактивным эмульгаторам причисляют пнвертные мыла , например четвертичные аммониевые соли, применяемые для наружных эмульсий из дегтя и каменноугольной смолы. Примерами амфотерных эмульгаторов могут служить белки, неионогенных — холестерин, спены, твины, жирные спирты (см. главу Вспомогательные вещества ). [c.207]

Никакие физические методы сами по себе не были бы в состоянии раскрыть структуру сложных молекул без химических исследований. Напротив, химия установила детальное строение сложнейщих биоорганических веществ — стероидов, порфирино-вых соединений, гормонов и т. д. Химические и физико-химические методы являются определяющими в раскрытии структуры биополимеров —белков и нуклеиновых кислот. [c.54]

Научные работы посвящены главным образом изучению строения молекул и природы химической связи. Первые исследования относятся к кристаллографии за них он первым в 1931 получил премию И. Ленгмюра. Наряду с американским физикохимиком Дж. Слейтером разработал (1931— 1934) квантовомеханический метод изучения и описания структуры молекул — метод валентных схем (ВС). Создал (1931—1933) теорию резонанса, представляющую собой модернизацию классической структурной теории с ее формульной символикой в рамках квантовомеханическсго метода ВС. Занимается (с 1940-х) вопросами биохимии. Совместно с Дж. Д. Берналом и У. Л. Брэггом заложил (1946—1950) основы структурного анализа белка. Разработал представления о структуре полипептидной цепи в белках, впервые высказав мысль о ее спиральном строении и дав описание а-спи-рали (1951, совместно с американским биохимиком Р. Кори). Открыл молекулярные аномалии при некоторых болезнях крови. Занимался изучением строения дезоксирибонуклеиновой кислоты, структуры антител и природы иммунологических реакций, проблемами эволюционной биологии. В годы второй мировой войны разработал новые горючие смеси и взрывчатые вещества, плазмозаменители для переливания крови и кровезаменители, новые источники кислорода для подводных лодок и самолетов. Автор многих книг, Б том числе монографии Общая химия [c.399]

Нахо/кдение зависимости ме кду строением молекулы вещества и его физиологической активностью является исключительно трудной задачех . В настоящее время известны структуры многих лекарственных препаратов, витаминов и гормонов некоторые формулы были приведены в предшествующих разделах. Весьма вероятно, однако, что большинство этих веществ оказывает свое физиологическое действие только благодаря взаимодействию с белками организма что же касается строения этих белков, то о нем известно пока очень немного. [c.500]

Каково же взаиморасположение в ламеллах хлоропластов молекул различных веществ, в первую очередь, белков, структурных липидов и пигментов Это очень важный вопрос, от решения которого зависит правильное понимание особенностей функционирования фотосинтетического аппарата. Расшифровка молекулярного строения мембран хлоропластов теснейшим образом связана с данными о структуре ламелл (получаемыми с помощью электронной микроскопии, рентгено-структурпого анализа и др.) и сведениями об их химическом составе. [c.91]

В этой области, как видно, теоретическая наука обогнала эксперимент и открыла возможность судить о реакционной способности молекул по отношению к присоединению или отдаче электрона, т. е. предвидеть возможность реакций между определенными веществами. В частности, изучение электронного строения канцерогенных соединений позволило выяснить (Б. Пюльман и А. Пюльман), что молекулы этих веществ прикрепляются к белку определенными точками (К-область) и лишь после образования соединения с белком начинается канцерогенный процесс. Баргаве и Гейдельбергер показали, что молекула одного из канцерогенов (фенил-фенатренкарбоновая кислота) соединяется с белками так, что карбонилы молекулы образуют имидные связи реагируют именно те точки, от которых этого можно было ожидать, на основании расчетов Б. Пюльмана и А. Пюльман. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология